常规岛设计技术交流

2014年3月4日北京巴基斯坦卡拉奇K2/K3核电项目(ACP1000)ACP1000技术背景和常规岛设计主要技术特点一、对K-2/K-3项目背景的理解二、K-2/K-3常规岛技术方案结束语目录1)回顾核电发展历程，中国核电在技术上走过一条自主、引进、提高的过程，容量上形成了300MW、600MW、1000MW系列化核电，但真正达到自主并具备批量快速发展潜力的核电技术和堆型仍没有付诸现实，还有一段路要走，这段路现在看来就是“卡拉奇之路”。2)展望新的发展前景，ACP1000及华龙一号技术、AP1000技术、CAP1400、EPR1700等技术均有可能成为后续核电快速发展的方向，但最有代表性的技术和堆型应该是ACP1000，可以想象，经过我们共同的努力，ACP1000技术不仅得到工程应用，并且得到成功实施，那时何等的兴奋。一、对K-2/K-3项目背景的理解3）ACP1000经历了较长的国内研制和开发过程，已经吸收了国内外一些成熟先进的核电设计、制造及管理技术，具备了三代核电的安全指标和技术优势，设计堆型安全、可靠、经济、成熟。4）K-2/K-3工程的实施，无论是对中国核电发展还是巴基斯坦核电发展，均是举足轻重的位置，对以中原为总包方的所有参与方来说，是一次难得的历史性机遇，更是一次艰巨的历史性挑战。一、对K-2/K-3项目背景的理解5)对巴方来说，从300MW容量到1000MW容量，从二代技术到三代技术、从内陆到沿海，从恰希玛核电经验到百万核电三代技术，K-2K3是核电发展一次重大跨越。6)K-2/K-3工程采用ACP1000技术，其工程进度及主要技术方案与福清56相近，K-2/K-3和福清56作为姐妹工程，有利于ACP1000技术的工程应用。一、对K-2/K-3项目背景的理解7）由于K-2/K-3和福清56项目背景情况的不同，，最新情况表明，K-2/K-3成为ACP1000首堆工程已不可避免（福清56作为参考的这一点有利条件正在消失，反过来，K2K3的顺利进展会促进福清56的推进，若推进中出现大的瓶颈问题，那无疑会对ACP1000堆型的命运产生影响）。8)最近K-2/K-3工程合同生效给我们带来莫大喜悦的同时，更带来肩上从未有的重任，屈指数来，核电发展中曾经碰到及未曾碰到过得众多重大难题都将在我们的项目集中和陆续出现，如重大技术工程实施难题、采购困难问题、进度紧张、恐怖事件应对、人力资源调配、DCS问题等。一、对K-2/K-3项目背景的理解9）CNPE和NPIC的核岛设计可保持与福清56号机组基本相同，参考性较强，但ECEPDI常规岛由于主机不一样、厂址条件不一样、出线要求不一样等，常规岛设计方案将相差较大，必须完全按照两个新的工程实施。10）ACP1000主要的核心技术在核岛，常规岛作为电站重要组成部分，与ACP1000相关的设计主要体现在如下几个方面：一、对K-2/K-3项目背景的理解•第一，常规岛与核电之间的物理和功能接口相互对应和匹配；•第二、在设备选型和系统设计中达到成熟先进和可靠；•第三、在工程管理方面力求满足项目统一的程序规范要求等。一、对K-2/K-3项目背景的理解一、对K-2/K-3项目背景的理解11）与常规岛相关的一些技术总指标总体指标：ACP1000称为Active&PassiveAdvancedPWR，在大量成功工程经验的基础上进行了必要的改进（包括项目管理和技术方案，改进的基础和基准主要是M310工程的管理体系和技术方案），同时具有能动和非能动的安全功能；综合技术指标：设计寿命60年；177燃料组件；双层安全壳；一、对K-2/K-3项目背景的理解3）单堆布置；机组功率大于1100MW；换料周期18个月，电厂利用率为90%，建造周期为合同生效后72个月；4)规范标准：满足最新核电（三代核电）安全标准和规范;几次跨越一、对K-2/K-3项目背景的理解CPWR1000CNP1000一、对K-2/K-3项目背景的理解一、对K-2/K-3项目背景的理解12）ACP1000在卡拉奇项目的应用形象地说，卡拉奇中的ACP1000技术=“广义的AP三代技术”+“广义的C经验”+1000MW核电技术；广义的AP三代技术：选择性地融合了不同堆型的AP三代技术（非能动技术、VVER和EPR）、采用了先进的汽轮发电机及其它电站先进设计技术。广义的C经验包括从C-1到C-3C-4积累的特有经验和China国内600MW、1000MW核电的宝贵经验。ACP1000技术与卡拉奇厂址条件、设备采购条件、业主项目管理相结合，满足中巴总合同要求。根据以上特点，同时考虑到ACP1000堆型技术基础和基准主要是M310工程的经验，以下技术方案介绍时，将与恰希玛、M310工程（方家山为例）的一些技术方案作适当比较。二、K-2/K-3常规岛技术方案1、综述及总体技术1）设计范围2）厂房和设施编码3）系统和系统编码4）常规岛总图设计5）总体技术指标、接口参数及比较2、常规岛设计主要原则及初步方案（初步设计）1）主工艺及主设备方案2）半转速汽轮机发电机组技术3）电气系统和设备选型4）控制方案5）厂房布置简要说明6）土建主要设计原则及方案7）3D设计技术二、K-2/K-3常规岛技术方案1、综述及总体技术1）设计范围根据华东院与工程公司设计分包合同，主要设计范围如下:汽轮发电机厂房内的全套生产设施。凝结水精处理、化学加药及取样系统全套设施。电气配电装置（GIS）至出线第一个绝缘子范围内的全套设施。主控制室内常规岛部分设计（主控制室由工程公司总体负责）。常规岛范围内的初步安全分析报告和最终安全分析报告（PSAR/FSAR）。常规岛范围内的主要设备技术规范书。其它与常规岛相关联的杂项系统和设备等。K2k3工程的设计范围与方家山类似，与恰希玛有一定的差别，除盐水系统由CNPE设计。二、K-2/K-3常规岛技术方案2）厂房和设施编码与M310工程工程（方家山）类似，设置了专门的构筑物及系统、设备编码规则和清单，设计遵循这些规则，但具体构筑物和设备名称不同；名称的修改主要为了体现ACP1000工程的自主知识产权，下表列出构筑物清单(设备清单暂略)。二、K-2/K-3常规岛技术方案二、K-2/K-3常规岛技术方案二、K-2/K-3常规岛技术方案进一步说明名称前数字为机组号。相比恰希玛核电，方家山和K2K3核电（ACP100）的管理程序更为详细，从系统清单和构筑物的编码可以看出，ACP1000的管理程序雷同于传统的M310工程。ACP1000子项仅比方家山少一个子项。即PA，主要是消防稳压间与核岛消防泵房（NP）。二、K-2/K-3常规岛技术方案3）系统和系统编码系统编码是指导系统设计、安装和调试及运行的重要依据（系统设计另行说明）；ACP1000堆型与M310划分基本相同，采用了M310工程以设备及构筑物区域为中心的划分办法，不像恰希玛工程以大系统为单元，ACP系统数量更多、划分更为详细；对类似的系统清单名称进行了修改（如下表举例），目的是体现ACP1000的自主知识产权；二、K-2/K-3常规岛技术方案系统清单举例说明二、K-2/K-3常规岛技术方案系统清单举例说明二、K-2/K-3常规岛技术方案系统清单举例说明二、K-2/K-3常规岛技术方案涉及常规岛大约100多个系统。系统主要分为常规岛单独系统、跨岛系统、TG包系统类似于恰希玛工程、等同于M310工程（如方家山），系统均通过三字经表示;与常规岛相关的分类为：E电气（EA交流、EB-24V直流、EC-48V直流、ED-110V直流、EE-应急、EL/ER/EP-380V交流、EM-6.6交流、EN-220V交流、ES-6.6kV等）、F消防、H起重及电梯、I控制、L照明、R反应堆保护、T汽轮发电机及二回路（TF给水、TG发电机、TS二回路、TT汽轮机、V通风、W压缩空气及水系统；以E、T开头的系统包括了常规岛主要系统，说明工艺和电气室常规岛设计的龙头。二、K-2/K-3常规岛技术方案以设备为基准的系统流程划分，系统数量偏多（举例说明）；方家山的系统名称与K-2/K-3是一一对应，恰希玛的系统与K-2/K-3不是一一对应。以上厂房构筑物编码和系统编码名称的变化也反应了ACP1000自主知识产权。二、K-2/K-3常规岛技术方案4）常规岛总图设计几点原则•总图总体上由设计总包院负责，常规岛提出相关要求和建议，完成相应的设计工作；•厂址位于巴基斯坦信德省卡拉奇市的西侧23km，阿拉伯海的北岸（天堂角）；与运行的K1机组相距1.2km，离伊斯兰堡900km;•尽量保证主厂区和承载力高的设施布置在稳定的基岩上；尽量减少土石方量和回填及护堤，降低投资；•单堆布置，取排水、出线满足工艺流程，线路短捷、畅通；•500kV为四回、132kV或220kV为1回。二、K-2/K-3常规岛技术方案厂区总体方位二、K-2/K-3常规岛技术方案厂区总体方位二、K-2/K-3常规岛技术方案反应堆布置方式单堆布置双堆布置二、K-2/K-3常规岛技术方案总图中的主要常规岛子项汽轮机厂房核岛方向虹吸井主变压器及厂变区域循环水进口循环水出口辅助变压器及220kV/132KV500KVGIS及出线区域网控楼压缩空气罐除盐水箱油处理间二、K-2/K-3常规岛技术方案5）总体技术指标、接口参数及比较总体技术指标总体技术指标体现ACP1000及厂址条件相关总体要求；见下表。二、K-2/K-3常规岛技术方案二、K-2/K-3常规岛技术方案总体接口参数及比较（见下表）二、K-2/K-3常规岛技术方案总体接口参数及比较（续表）二、K-2/K-3常规岛技术方案2、常规岛设计主要原则及初步方案（初步设计阶段）1）主工艺及主设备方案K-2/K-3工程常规岛汽轮发电机组（T-G包）采用国内上海电气集团生产的半转速（1500r/min）反动式凝汽式汽轮发电机组，T-G包主要包括汽轮机组及其辅助系统、发电机组及其辅助系统、MSR及其辅助系统（包括整个疏水系统）、凝汽器及其喉部二级低压给水加热器等，汽轮发电机组的额定功率为1145MW，汽轮机型式为单轴中间再热三缸四排汽，由一个高压缸和两个双流式的低压缸组成。二、K-2/K-3常规岛技术方案上海汽轮机东方汽轮机二、K-2/K-3常规岛技术方案二回路主要热力系统：除辅助蒸汽系统按母管制设计外，其余热力系统均采用单元制。热力循环采用七级回热抽汽系统，设有二台双列高压加热器、一台除氧器、四台双列低压加热器。二回路热力系统主要包括主蒸汽TSM和旁路系统TSA、凝结水抽取系统（TFE）、低压给水加热器系统（TFL）、给水加热器疏水回收系统（TFR）、给水除氧器系统（TFD）、电动主给水泵系统（TFP）、高压给水加热器系统（TFH）、给水流量控制系统（TFM）、启动给水系统（TFS）、凝汽器真空系统（TTV）、厂内循环水（WCW）及辅助冷却水系统（WUC）、常规岛闭式冷却水系统（WCI）、辅助蒸汽分配系统（WSD）、仪用压缩空气分配系统（WAI）、公用压缩空气分配系统（WAS）、汽轮机润滑油存储和输送系统（WOS）等。二、K-2/K-3常规岛技术方案原则性热力系统二、K-2/K-3常规岛技术方案二回路主工艺系统的设备包括汽轮机、发电机、汽水分离再热凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器（内置式）、电动给水泵、高压加热器、汽机房桥式起重机等。二、K-2/K-3常规岛技术方案2）半转速汽轮机发电机组技术恰希玛采用全转速汽轮机（3000RPM），而卡项采用半转速汽轮机，相应的发电机为4极。国内早期的汽轮发电机基本采用全转速汽轮发电机组，秦山三期和岭澳二期开始，大容量的汽轮发电机组均采用半转速汽轮发电机组，世界范围内大容量核电机组也大都采用了半转速汽轮发电机组，半转速技术是核电汽轮发电机组主流。半转速汽轮机相比具有更长的叶片，级数较少，通流效率相应提高，即使是全转速，叶片长，效率也增加。二、K-2/K-3常规岛技术方案叶片的应力与转速的平方成正